A.5: Таблиця розширень Тейлора

Last updated
Save as PDF

Page ID: 60930

$ \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } $ $ \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} $$\newcommand{\id}{\mathrm{id}}$ $ \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$ $ \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}$ $ \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}$ $ \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}$ $ \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}$ $ \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}$ $ \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}$ $ \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}$ $ \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$ $\newcommand{\id}{\mathrm{id}}$ $ \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$ $ \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}$ $ \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}$ $ \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}$ $ \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}$ $ \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}$ $ \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}$ $ \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}$ $ \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

$n\ge $Дозволяти ціле число. Тоді, якщо функція$f$ має$n+1$ похідні на інтервалі, який містить обидва,$x_0$ і$x\text{,}$ ми маємо розширення Тейлора

\[\begin{align*} f(x)&=f(x_0)+f'(x_0)\,(x-x_0)+\dfrac{1}{2!}f''(x_0)\,(x-x_0)^2+\cdots +\dfrac{1}{n!}f^{(n)}(x_0)\,(x-x_0)^n\\ &\hskip0.5in +\dfrac{1}{(n+1)!}f^{(n+1)}(c)\,(x-x_0)^{n+1}\qquad\hbox{for some $c$ between $x_0$ and $x$} \end{align*}\]

Межа, яку$n\rightarrow\infty$ дає серія Тейлора

\[\begin{align*} f(x)&=\sum_{n=0}^\infty\dfrac{f^{(n)}(x_0)}{n!}(x-x_0)^n \end{align*}\]

для$f\text{.}$ Коли$x_0=0$ це також називається серією Маклоріна для$f\text{.}$ Ось розширення серії Тейлора деяких важливих функцій.

\[\begin{align*} e^x&=\sum_{n=0}^\infty \dfrac{1}{n!}x^n &&\text{for } -\infty \lt x \lt \infty\\ &=1+x+\dfrac{1}{2}x^2+\dfrac{1}{3!}x^3+\cdots+\dfrac{1}{n!}x^n+\cdots\\ \sin x&=\sum_{n=0}^\infty\dfrac{(-1)^n}{(2n+1)!}x^{2n+1} &&\text{for } -\infty \lt x \lt \infty\\ &=x-\dfrac{1}{3!}x^3+\dfrac{1}{5!}x^5-\cdots +\dfrac{(-1)^n}{(2n+1)!}x^{2n+1}+\cdots\\ \cos x&=\sum_{n=0}^\infty\dfrac{(-1)^n}{(2n)!}x^{2n} &&\text{for } -\infty \lt x \lt \infty\\ &=1-\dfrac{1}{2!}x^2+\dfrac{1}{4!}x^4-\cdots +\dfrac{(-1)^n}{(2n)!}x^{2n}+\cdots\\ \dfrac{1}{1-x}&=\sum_{n=0}^\infty x^n &&\text{for } -1\le x \lt 1\\ &=1+x+x^2+x^3+\cdots+x^n+\cdots\\ \dfrac{1}{1+x}&=\sum_{n=0}^\infty(-1)^n x^n &&\text{for } -1 \lt x\le 1\\ &=1-x+x^2-x^3+\cdots+(-1)^nx^n+\cdots\\ \ln(1-x)&=-\sum_{n=1}^\infty\dfrac{1}{n}x^n &&\text{for } -1\le x \lt 1\\ &=-x-\frac{1}{2} x^2-\dfrac{1}{3}x^3-\cdots-\dfrac{1}{n}x^n-\cdots\\ \ln(1+x)&=-\sum_{n=1}^\infty\dfrac{(-1)^n}{n}x^n &&\text{for } -1 \lt x\le 1\\ &=x-\frac{1}{2} x^2+\dfrac{1}{3}x^3-\cdots-\dfrac{(-1)^n}{n}x^n-\cdots\\ (1+x)^p&=1+px+\dfrac{p(p-1)}{2}x^2+\dfrac{p(p-1)(p-2)}{3!}x^3+\cdots\\ &\hskip0.5in+ \dfrac{p(p-1)(p-2)\cdots(p-n+1)}{n!}x^n+\cdots \end{align*}\]